JPH04115072U - 光磁界電流センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁力線Ｈの拡がりを抑制して、より高感度、
高精度な電流検出ができる光磁界電流センサを提供す
る。 【構成】 磁気光学素子Ａのうち同素子Ａ中を通過する
偏光の進行方向片側又は両側に磁性体片１を設けた。 【効果】 磁性体片１を通過する磁力線Ｈの外側への拡
がりが磁性体片１で抑制されるので、磁力線の向きが偏
光の進行方向に一致し、同磁力線Ｈのファラデ−効果が
確実に作用し、電流Ｉの測定精度が向上し、また感度も
向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案の光磁界電流センサは、開閉装置、断路器、電力ケ−ブル等の電流の検 出に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】

特定の偏波面を有する偏光が通過している磁気光学素子に、同偏光の進行方向 と同一方向の外部磁界が加わると、ファラデ−効果により同偏光の偏波面の回転 が生じる。この原理を応用した光磁界電流センサでは例えば図６に示すように、 計測部Ｂ側の発光素子Ｃから発光された光を出射側光ファイバＤを通してセンサ 部Ｅ内に伝送し、その光を偏光子Ｆにより偏光して磁気光学素子Ａに通しておく 。そしてこの磁気光学素子Ａに、導体Ｙ中の電流Ｉの流れに伴って生じる外部磁 界Ｈを加えて前記ファラデ−効果により同偏光に偏波面の回転を生じさせ、その 変調分を検光子Ｇにより検光し、それを入射側光ファイバＪを通して計測部Ｂ側 の受光素子Ｋで受光し、その出力から電流Ｉを計測する。なお、前記磁気光学素 子Ａの光入射面と光出射面とには誘電体多層反射膜が蒸着されている。

【０００３】 この光磁界電流センサを用いて高電流Ｉを測定する場合は図４のように、導体 Ｙ中の電流Ｉの流れによりアンペ−ルの右螺子の法則に則って生じる磁界の方向 が、前記磁気光学素子Ａを通過する偏光の進行方向と一致するようにして前記セ ンサ部Ｅを導体Ｙの近傍に設置して行う。 一方、低電流Ｉの場合は生じる磁界も小さいため、雰囲気中の他の磁界等との 差が小さく、外部ノイズの影響を受易い。そこで従来は図５のようにＣ字状の磁 性コアＬを導体Ｙに被せ、同磁性コアＬの隙間Ｍ部分に前記センサ部Ｅを差込ん で低電流Ｉを測定している。これにより導体Ｙの周囲に生じる磁界が前記隙間Ｍ に集約され、しかも同隙間Ｍにより外部ノイズがカットされるので、図７のよう に同隙間Ｍに生じる磁界だけを効率よく検出することができる

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら前記磁性コアＬの隙間Ｍに生じる磁界の磁力線Ｈは図７に示すよ うに隙間Ｍの外側になるにつれて弧状に拡がる。この拡がりの曲率は隙間Ｍの間 隔が大きくなる程強くなる。このように磁力線Ｈが拡がると図８のように前記偏 光の進行方向に対して磁力線Ｈが斜めになるため、ファラデ−効果による偏光の 変調度が変化し、正確な電流Ｉの測定ができないという問題があった。また磁力 線Ｈが外側に拡がるように湾曲するため、磁束密度も低下して感度が低下し、ま た外部ノイズの除去も不十分になるという問題もあった。しかし既設の電力ケ− ブル等の導体Ｙを切断せずに前記磁性コアＬを被せる場合には同隙間Ｍの間隔を 導体Ｙの外径より大きくせざるを得ないため、どうしても前記隙間Ｍが幅広にな ってしまい、前記磁力線Ｈの拡がりの曲率が大きくなってしまう。

【０００５】

【考案の目的】

本考案の目的は前記拡がりが少なく、高感度で高精度な光磁界電流センサを提 供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の光磁界電流センサは図１のように特定の偏波面を有する偏光を磁気光 学素子Ａに通し、同磁気光学素子Ａに、電流Ｉの流れに伴って生じる外部磁界Ｈ を加えて前記偏光にファラデ−効果による偏波面の回転を生じさせ、同偏光の変 調分から前記電流Ｉを計測するようにした光磁界電流センサにおいて、前記磁気 光学素子Ａのうち同素子Ａを通過する偏光の進行方向片側又は両側に磁性体片１ を設けたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

本考案の光磁界電流センサでは図１のように磁気光学素子Ａを通過する偏光の 進行方向片側又は両側に磁性体片１が設けられているので、例えば図２のように 磁性コアＬの一端から出る磁力線Ｈは同磁性体片１により横への拡がりが抑制さ れて磁性体片１に向けて直進し、同磁性体片１内を直進して同磁性コアＬの他端 に向けて直進する。これにより磁力線Ｈが偏光の進行方向と同一方向（真直）に 保持されるので、正確な電流Ｉの測定が可能となる。また、磁力線Ｈの外側への 拡がりが抑制されるので、磁束密度がさほど低下せず、外部ノイズの影響が少な くなり、感度も向上する。

【０００８】

【実施例】

本考案の光磁界電流センサの一実施例を示す図１において、Ｅは導体Ｙ中の電 流Ｉの流れに伴って生じる外部磁界Ｈを検出するセンサ部であり、Ｂは同センサ 部Ｅからの信号により前記電流Ｉを計測する計測部である。またＣは発光素子、 Ｄは同発光素子Ｃの光をセンサ部Ｅに通す出射側光ファイバ、Ｆは同出射側光フ ァイバＤから出射される光を特定の偏波面を有する偏光にする偏光子、Ａは同偏 光を通過して、外部磁界Ｈにより同偏光に偏波面の回転を生じさせるための磁気 光学素子、Ｇは同偏光に生じた偏波面の回転による光強度の変調分を検光する検 光子、Ｊはその光を計測部Ｂに通す入射側光ファイバ、Ｋは同入射側光ファイバ Ｊから出射された光を受光する受光素子である。これらには従来と同じものや本 発明用に改良したものが使用される。

【０００９】 図１に示す１は前記センサ部Ｅのうち前記磁気光学素子Ａ内を通過する偏光の 進行方向両側に設けられた磁性体片である。この磁性体片１は前記導体Ｙ中の電 流Ｉの流れにより生じる外部磁界Ｈの磁力線Ｈの向きを前記偏光の方向と同一方 向に保持するためのものである。なお、この磁性体片１は図３のように前記偏光 の進行方向片側だけに設けてもよい。

【００１０】 この実施例では図５のように磁性コアＬの隙間Ｍにセンサ部Ｅを差込んで使用 する場合についてのみ詳述したが、図４のように導体Ｙの近傍に直接設置して使 用しても同様の効果が得られる。

【００１１】

【考案の効果】

本考案の光磁気電流Ｉセンサでは磁気光学素子Ａ中を通過する偏光の進行方向 に設けられた磁性体片１により、磁力線Ｈが同偏光の進行方向と同一方向に保持 されるので、ファラデ−効果による偏波面の回転が確実に生じて正確な電流Ｉの 測定が可能となり、同時に感度も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の光磁界電流センサの一実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の光磁界電流センサにおける磁力線の状態
の説明図である。

【図３】本考案の光磁界電流センサの他の実施例を示す
ブロック図である。

【図４】光磁界電流センサによる高電流の測定の説明図
である。

【図５】光磁界電流センサによる低電流の測定の説明図
である。

【図６】従来の光磁界電流センサの一例を示すブロック
図である。

【図７】図６の光磁界電流センサにおける磁力線の状態
の説明図である。

【図８】図７の磁力線が磁気光学素子中を通過する偏光
に及ぼすファラデ−効果の説明図である。

【符号の説明】

１ 磁性体片 Ａ 磁気光学素子 Ｈ 磁界 Ｉ 電流

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の偏波面を有する偏光を磁気光学素
   子Ａに通し、同磁気光学素子Ａに、電流Ｉの流れに伴っ
   て生じる外部磁界Ｈを加えて前記偏光にファラデ−効果
   による偏波面の回転を生じさせ、同偏光の変調分から前
   記電流Ｉを計測するようにした光磁界電流センサにおい
   て、前記磁気光学素子Ａのうち同素子Ａを通過する偏光
   の進行方向片側又は両側に磁性体片１を設けたことを特
   徴とする光磁界電流センサ。